水体中布洛芬的间接光降解作用机理研究

为阐明布洛芬（IBP）在海水中的间接光降解机理,研究了4种不同来源的溶解有机物（DOM）以及溶液初始pH值、盐度、NO₃^-和HCO₃^-对IBP间接光降解的影响.结果表明,4种DOM均可促进IBP的间接光降解作用,降解过程符合准一级反应动力学,4种DOM对IBP间接光降解的促进效果从大到小为：腐殖酸（JKHA） > Suwannee河腐殖酸（SRHA） > Suwannee河富里酸（SRFA） > Suwannee河天然有机物（SRNOM）.DOM主要通过产生活性自由基促进IBP的间接光降解过程,其中¹O₂和·OH的作用较显著.在初始pH5~11的范围内,IBP的光降解速率先降低后增加,在pH5时最快.盐度、NO₃^-和HCO₃^-初始浓度的增加均会促进IBP的间接光降解.     

水体中磺胺甲噁唑间接光降解作用

间接光降解是水体药物类污染物的主要去除途径之一,而有色溶解有机物(CDOM)是间接光降解的主要参与者.CDOM经过光照作用后产生大量活性中间体,与药物类污染物进行反应,完成间接光降解.本文着重研究了4种来源不同的CDOM对磺胺甲噁唑(SMZ)的间接光解作用和影响因素.结果表明,CDOM对于SMZ具有显著间接光降解作用,这种间接光降解具有双重性,既可以通过生成各种活性中间体来促进SMZ的间接光降解,又可以通过光屏蔽作用以及活性中间体掩蔽作用抑制SMZ的光降解.SMZ的间接光降解主要由CDOM产生的3CDOM*、HO·、1O2等活性中间体控制,其中3CDOM*为SMZ间接光降解的主要参与者.另外,pH、盐度和硝酸根离子对SMZ的间接光降解均具有显著影响作用,而碳酸氢根离子对于SMZ间接光降解的影响作用不明显.     

水体中磺胺甲唑间接光降解作用

间接光降解是水体药物类污染物的主要去除途径之一,而有色溶解有机物(CDOM)是间接光降解的主要参与者.CDOM经过光照作用后产生大量活性中间体,与药物类污染物进行反应,完成间接光降解.本文着重研究了4种来源不同的CDOM对磺胺甲噁唑(SMZ)的间接光解作用和影响因素.结果表明,CDOM对于SMZ具有显著间接光降解作用,这种间接光降解具有双重性,既可以通过生成各种活性中间体来促进SMZ的间接光降解,又可以通过光屏蔽作用以及活性中间体掩蔽作用抑制SMZ的光降解.SMZ的间接光降解主要由CDOM产生的3CDOM*、HO·、1O2等活性中间体控制,其中3CDOM*为SMZ间接光降解的主要参与者.另外,pH、盐度和硝酸根离子对SMZ的间接光降解均具有显著影响作用,而碳酸氢根离子对于SMZ间接光降解的影响作用不明显.     

水体中磺胺甲噁唑间接光降解作用

间接光降解是水体药物类污染物的主要去除途径之一,而有色溶解有机物(CDOM)是间接光降解的主要参与者。CDOM经过光照作用后产生大量活性中间体,与药物类污染物进行反应,完成间接光降解。本文着重研究了4种来源不同的CDOM对磺胺甲噁唑(SMZ)的间接光解作用和影响因素。结果表明,CDOM对于SMZ具有显著间接光降解作用,这种间接光降解具有双重性,既可以通过生成各种活性中间体来促进SMZ的间接光降解,又可以通过光屏蔽作用以及活性中间体掩蔽作用抑制SMZ的光降解。SMZ的间接光降解主要由CDOM产生的3CDOM*、HO·、1O2等活性中间体控制,其中3CDOM*为SMZ间接光降解的主要参与者。另外,pH、盐度和硝酸根离子对SMZ的间接光降解均具有显著影响作用,而碳酸氢根离子对于SMZ间接光降解的影响作用不明显。     

卤素离子对溶解性黑碳光化学活性的影响

溶解性黑碳(DBC)是天然有机质的重要组分,但其在河口水环境中的光化学活性尚不清楚.为解决这个问题,以大豆秸秆溶解性黑碳为目标物,使用山梨酸能量转移同分异构方法研究河口水卤素离子浓度条件下激发三重态DBC (³DBC^*)的生成速率(F_T)、淬灭速率(k_s')、稳态浓度([T]_ss)变化规律,并使用2,4,6-三甲基苯酚电子转移探针方法研究卤素离子对³DBC^*电子转移过程的影响.结果表明,卤素离子及其离子强度作用对F_T无显著影响,但k_s'因离子强度和Br^-重原子效应而减小,导致³DBC^*的[T]_ss增加.高浓度DBC光化学实验证实离子强度作用引起DBC分子聚集,导致³DBC^*的电荷转移过程减弱,从而抑制³DBC^*的淬灭.山梨酸探针实验表明,卤素离子及其离子强度作用对³DBC^*的能量转移无直接影响,主要是通过抑制³DBC^*的淬灭,增加[T]_ss.进一步研究发现卤素离子及其离子强度作用对低能态³DBC^*(E_T < 250kJ/mol)无显著影响,但抑制高能态³DBC^*(E_T > 250kJ/mol)的电子转移,且随卤素离子和离子强度的增加而愈发明显.     

川西高原河流水体CDOM的光化学降解特性

川西高原部分河流溶解性有机碳(DOC)含量极高,因有色溶解性有机质(CDOM)具有独特的光学特性,其光降解特征与规律对于分析高寒区天然水体DOC动态及区域水-陆碳循环具有重要的环境意义.本文选取川西高原两种主要地貌类型的河流共5条,即高山峡谷区河流杂谷脑河、抚边河及岷江,丘状高原区河流白河、黑河,对河流水体CDOM三维荧光光谱(EEMs)与紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)采用平行因子分析(PARAFAC)与二维相关光谱(2D-COS)进行分析.结果表明:①白河和黑河CDOM的5 d降解率分别为64. 85%和63. 43%,光降解速率常数分别为0. 167 d-1和0. 173 d-1;抚边河CDOM浓度低(0. 71 m-1)光降解现象不明显,杂谷脑河和岷江CDOM光降解行为较为复杂;②在光降解过程中,除岷江外其余4条河流荧光溶解性有机质(FDOM)内源特征(FI)逐渐减弱,黑河和白河CDOM芳香性、疏水性特征(SUVA254和SUVA260)及腐殖化程度(HIXa)逐渐降低;③川西高原5条河流中FDOM组分均呈2类4个组分,即C1(275/310 nm,类酪氨酸)、C2 [280(250)/400 nm,UVA类腐殖质]和C3(255/440 nm,UVA类腐殖质)、C4[270(360)/492 nm,UVA类腐殖质],类腐殖质FDOM较易光降解;④5条河流中UVA类腐殖质FDOM(尤其是500 nm发射波段)光降解反应先于类酪氨酸物质;丘状高原河流中UVA类腐殖质FDOM对于光照的敏感度大于高山峡谷区河流;⑤白河的主成分分析中识别出了2个因子,解释了这些参数变化的87. 28%,反映了光降解过程对于CDOM特征、荧光组分等方面的影响.     

天然日光辐照下河口区CDOM的光化学降解

2005年5月初和5月末,对经0.2μm滤膜过滤的九龙江口低盐度水样进行了2次每天6h、为期1周的天然日光辐照实验,研究有色溶解有机物(CDOM)的荧光与吸收性质的光化学降解特征.结果表明, CDOM的类腐殖质荧光(λEx/λEm = 350/450nm)、类色氨酸荧光(λEx/λEm = 225/350nm)以及吸收系数在初夏短期日光辐照下均发生明显的光化学降解,其降解过程符合一级动力学方程,相应计算出类腐殖质和类色氨酸荧光以及吸收系数a(280)的半衰期分别为3.5～5.1 d、3.0～4.5 d及6.3 d.吸收损失光谱研究表明,对CDOM光降解起主要作用的是太阳辐射的紫外波段.照射42h后,类腐殖质荧光的损失(70%)远高于吸收系数a(280)的损失(约40%),表明CDOM荧光团比发色团更易被光漂白,但两者之间仍保持良好的正相关性.与对照组相比, CDOM经日光辐照后其A250/A350比值增大,表明光化学降解可使其平均分子粒径变小.结果表明, CDOM在入海后可通过光降解作用在近海海域发生转化及清除,光降解是陆源 CDOM 入海后的一个重要归宿.     

双酚A在河口水中的光解动力学

为研究双酚A（BPA）在河口水中的光解动力学及水中重要溶解性组分对其光解的影响,在广西钦州大榄江连接茅尾海的河口水域采取水样,通过模拟日光实验研究了河口水中BPA的光解动力学,及河口水中的重要溶解性组分Cl^-,Br^-,溶解性有机质（DOM）,NO₃^-和HCO₃^-对BPA光解的影响.结果表明,河口水中BPA的光解速率常数k值比纯水中大,且上游水样中BPA的k值是下游水样的2.5倍.稳态光解实验表明DOM及其与卤素离子作用显著影响BPA的光解,虽然NO₃^-也影响BPA光解,但与DOM共存时,NO₃^-的影响不明显.自由基淬灭和竞争反应动力学实验发现激发三重态DOM（³DOM^*）和卤素自由基（HRS）是决定河口水样中BPA光降解的主要活性物种,且³DOM^*与BPA的反应活性（二级反应速率常数k_3DOM*,BPA=4.42×10⁸L/（mol·s）要高于HRS与BPA的反应活性（k_BPA,Cl·=2.11×10⁸L/（mol·s）,k_BPA,Cl2·-=8.5×10⁶L/（mol·s）.下游水样中高含量的卤素离子（292mmol/L）易淬灭³DOM^*产生反应活性较低的HRS,致使下游水体中BPA的光解速率低于上游水体.     

兴凯湖有色可溶性有机物来源与组成特征—中国境内特大型界湖

运用光谱吸收与三维荧光－平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)分析了兴凯湖有色可溶性有机物(CDOM)吸收光谱、荧光光谱特征以及荧光组分与主要水质参数的相关性,以探究兴凯湖CDOM来源组成特征.结果表明:平行因子分析法解析CDOM三维荧光图谱,得到陆源类腐殖质C1、微生物作用类腐殖质C2、类酪氨酸C3和类色氨酸C4.兴凯湖中陆源类腐殖质C1能较好反演DOC、TN浓度变化,且在富营养化更强的小兴凯湖中反演效果更好.吸收系数a₂₅₄、荧光峰积分比值I_C:I_T、光谱斜率S_275-295、DOC与C1-C2、C4在兴凯湖中线性拟合程度均较好,与C1的相关性最好,这意味着陆源类腐殖质是兴凯湖CDOM库的主要贡献者,入湖河流输入是兴凯湖CDOM的重要来源之一.小兴凯湖DOC、a₂₅₄均极显著高于大兴凯湖,说明小兴凯湖的CDOM丰度要高于大兴凯湖.小兴凯湖CDOM的I_C:I_T、C1-C2和C4的值均极显著大于大兴凯湖(P<0.001),小兴凯湖S_275-295与光谱斜率比值S_R均极显著小于大兴凯湖,小兴凯湖PC1得分均值显著高于大兴凯湖品,意味着相较于大兴凯湖而言,小兴凯湖CDOM陆源输入信号更强烈,腐殖质化程度更高,亦即河流输入、农业面源污染导致小兴凯湖CDOM腐殖质化程度升高,且这一部分CDOM分子量较大,应加强兴凯湖流域中生态渔业、生态农业、生态旅游、农田退水等河流污染源排放的控制管理.     

千岛湖水体氮的垂向分布特征及来源解析

选取千岛湖水深0.2,5,10,20,30和40m处水样进行分析,利用氮氧同位素和稳定同位素模型（SIAR）研究千岛湖水体氮（N）的垂向分布特征,分析水体N的来源并计算各N源的贡献率.结果表明,硝酸盐（NO₃^-）和溶解性有机氮（DON）是千岛湖水体总溶解氮（TDN）的主要形式,分别占溶解态N的57.9%和39.7%.千岛湖水体δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-的平均值分别为4.5‰和4.3‰.上层水体（0~10m）中,硝化作用和浮游植物的同化作用共同控制水体N的形态组成和氮氧同位素值（δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-）的变化.中层水体（10~30m）中,硝化作用是主要的生物地球化学过程,使得水体NO₃^-含量增加而δ¹⁸O-NO₃^-值减小.底层水体（30~40m）受到硝化作用、底泥N释放和反硝化作用的共同影响.化肥是千岛湖水体NO₃^-的最主要来源,在S1和S2处的贡献率分别为51.9%和30.6%.新安江上游的农业面源污染使得S1处化肥贡献率远高于S2.土壤N是仅次于化肥的第二大水体NO₃^-来源,在S1和S2处的贡献率分别为17.8%和27.8%.此外,底泥对底层水体NO₃^-的贡献不可忽视.     

海水溶解组分复合作用对磺胺吡啶光解的影响

为研究海水环境中共存的溶解性物质的复合效应对抗生素光解的影响,以磺胺吡啶为模型化合物,采用响应面法（RSM）研究了海水环境中代表性溶解性物质（溶解性有机质（DOM）、HCO₃^-、NO₃^-和Cl^-）的复合效应对磺胺吡啶光解动力学的影响.结果表明在P <0.05显著性水平,DOM和HCO₃^--NO₃^-是影响磺胺吡啶光解的显著因素.HCO₃^-淬灭NO₃^-光诱导形成的·OH致使HCO₃^--NO₃^-相互作用抑制磺胺吡啶光解.自由基淬灭实验证实DOM促进磺胺吡啶光解主要是由其激发三重态DOM（³DOM^*）诱导.DOM小分子类似物（芳香酮类）稳态光化学实验发现磺胺吡啶的光解速率常数（k）的对数与³DOM^*的氧化电势呈现正相关,同时研究也发现SAs的最低未占据轨道和最高占据轨道能级差影响SAs与³DOM^*的反应活性.     

氧化还原过程对好氧微生物产物光敏性的影响

从好氧活性污泥微生物和纯种大肠杆菌中提取溶解性微生物产物(SMP),考察光化学和电化学氧化还原过程对SMP官能团,组分和光化学活性的影响机制.结果显示,活性污泥微生物SMP(Ae)与大肠杆菌SMP(E)的SUVA₂₅₄和E2/E3分别为4.03与0.79和1.60与3.04,表明SMP(Ae)比SMP(E)芳香性和分子量更高,光照和电化学改性过程明显降低了蛋白类组分的荧光响应,进行改变了SMP的芳香性和腐殖化程度.两种改性过程可以增强SMP在光照条件下活性氧化物种(³SMP*、¹O₂和·OH)的浓度,其中[¹O₂]_ss由改性前的1.70mol/L提高到改性后的18.47mol/L,[·OH]_ss由改性前的3.57mol/L提升到438.25mol/L.17α-乙炔基雌二醇(EE2)的光降解效率在改性SMP的介导下最高提升了近5倍.本研究完善了污水处理厂出水中SMP的环境转化过程及其介导痕量有机污染物的自然光降解过...     

天然水体溶解性物质对5种抗生素光解的影响

建立了分析水体溶解性物质对抗生素光解影响的方法,对比研究了8种典型天然水体成分对3类5种抗生素光解的影响及其作用机制.结果表明,不同水体成分对不同抗生素光解影响呈现很大的差异性.甲砜霉素主要发生间接光解,纯水中光解速率只有1.33×10^-5min^-1,而其他抗生素则同时发生直接光解和间接光解.水体成分中NO₃^-,Fe²⁺和Cl^-主要通过光致活性物种（·OH和¹O₂）影响抗生素光解,DOM主要通过滤光作用影响抗生素光解.另外Ca²⁺和Mg²⁺对不同抗生素的光解影响主要通过其与抗生素分子的络合作用实现,Ca²⁺和Mg²⁺分别促进了恩氟沙星光解（0.3933min^-1和0.2314min^-1）,但一定程度上抑制了沙拉沙星的光解（0.0447min^-1和0.0289min^-1）.     

青岛近岸绿潮区溶解有机质微生物可利用性

以青岛近岸绿潮区水体中DOM （溶解有机质）为研究对象,通过室内降解实验计算了水体中DOC （溶解有机碳）的降解效率并分析了水中CDOM （有色溶解有机质）的荧光组分及其变化特征.结果显示,绿潮区不同站点和暴发前后水体中的DOC均发生了不同程度降解,降解过程符合一级降解动力学方程,其中约8.93%~45.10%的DOC可被微生物利用,在时空上受浒苔绿潮影响程度大的水体中DOC降解率最高.应用三维荧光光谱和平行因子相结合的技术,分析确定了绿潮水体中的CDOM包含3种类腐殖质组分（C1、C2、C3）和1种类蛋白质组分（C4）,且所有样品中类蛋白质组分含量均显著高于单一类腐殖质组分,表明浒苔绿潮释放的CDOM主要成分是类蛋白质.降解实验中,类蛋白质组分的变化与DOC含量降解趋势相同,而类腐殖质组分逐渐增加.同时,CDOM各荧光参数与微生物可利用性DOC百分比含量（BDOC%）相关性分析的结果和支持向量机的权重分析结果均显示：相对于BDOC%,C4组分为正相关,C1组分负相关,表明BDOC与CDOM组分间的关联度极高,可推测类蛋白质与BDOC均易被微生物降解利用,而类腐殖质与RDOC （惰性溶解有机碳）关系更为密切.该研究揭示了浒苔绿潮生消期间水体中DOM含量的变化及其与不同荧光组分的对应关系,可为解释浒苔绿潮造成的次生生态灾害的原因提供理论基础,并且可利用CDOM组分含量和DOC含量快速推测出BDOC的含量,为海洋现场调查提供便利.     

硝酸根对有机磷光解释放磷酸根的影响

为了解硝酸根（NO₃^-）的光化学活性对水体中有机磷间接光解释放磷酸根过程的影响,采用室内模拟实验,研究了NO₃^-在草甘膦光解转化为磷酸根中的作用及NO₃^-浓度对该反应速度的影响,并以甲醇为羟基自由基（·OH）猝灭剂,印证了NO₃^-对富营养化湖泊水体中有机磷光解释放磷的作用.结果表明,在紫外光（UV）照射下,草甘膦可以直接光解转化为磷酸根,其磷酸根的释放量随着溶液初始pH和草甘膦浓度的增加而增大.加入NO₃^-处理,光照60min后,磷酸根的释放量由空白处理的0.05mg/L增加到了0.43mg/L.添加Fe³⁺可促进这一过程,而添加腐殖酸（HA）和碳酸氢根（HCO₃^-）则可以显著抑制磷酸根的释放.在湖泊水体中,添加草甘膦,磷酸根的释放量显著高于空白,而增加湖水中NO₃^-浓度时,磷酸根的释放量则进一步增大.在湖水/草甘膦/NO₃^-体系中添加·OH猝灭剂甲醇后,磷酸根的释放量显著降低.可见在紫外光条件下,NO₃^-的光化学作用对有机磷释放磷酸根过程具有重要影响.